[发明专利]一种基于粒子群寻优的大型高速回转装备功能性滤波方法

权利要求书

1.一种基于粒子群寻优的大型高速回转装备功能性滤波方法，其特征在于，所述滤波方法包括以下步骤：

步骤一：基于回转类零件三维表面测量系统，建立真实采样角度分布函数如公式(1)所示：

式中：为相对于截面几何中心的非等间隔采样角度，Δr_ij为重构圆柱轮廓的表面加工误差，r_oj为第i测量点截面圆心到拟合椭圆的距离，e_j为偏心量，α_j为偏心角，d_j为传感器测头偏移量，r为传感器测头半径，为传感器测头支杆倾斜角，L_j为水平导轨的运动距离，w为水平导轨轴线倾斜角，τ为水平导轨轴线倾斜误差与垂直测量方向的夹角，z_j为被测截面高度，φ为竖直导轨轴线倾斜角，ε为竖直导轨轴线倾斜误差与测量方向的夹角，θ_ij为相对于回转中心的采样角度，j为采样截面的序号；

步骤二：依据真实采样角度仿真重构出包含1-100次谐波的圆柱轮廓三维数据点集S如公式(2)：

式中：ρ_ij为重构圆柱轮廓的第j采样截面的第i采样点到瞬时回转中心的距离，r_ij为第i测量点截面圆心到拟合椭圆的距离，A为谐波振幅，τ_k为第k次谐波相位，服从随机变量的均匀分布，p为圆柱轮廓的采样截面数，n为各截面的采样点数；

步骤三：在有限三维点集S中任意取一点P₁，以点P₁开始在与之距离小于2α的点构成子集S₁；

步骤四：以2α为半径的球空间作为定义域，按照解空间范围初始化粒子群，从实际点集数据出发，以子集S₁中与随机初始化粒子距离最近的两点P₂和P₃作为初始粒子；

步骤五：判断各粒子与P₁组成的三角平面是否过两个半径为α的alpha球，若是，则求出两球球心P₀和P₀′，若否，则该粒子无效，需要更新搜索方向重新选择粒子；

步骤六：遍历子集S₁中除P₁、P₂和P₃其他点到P₀和P₀′的距离{d_i|d₁,d₂,…,d_m-3}和{d_i′|d₁′,d₂′,…,d_m-3′}，其中m为子集S₁点集数，计算距离小于球半径α的点集个数k和k′，适应度如公式(3)：

f＝k或f'＝k' (3)

根据适应度函数值更新粒子群的全局最优解pbest；

步骤七：判断适应度函数值是否为0，若是，则P₁为alpha球与圆柱轮廓的接触点，否则P₁不是alpha球与圆柱轮廓的接触点，返回步骤三重新进行搜索判定；

步骤八：取D₀和D₀′分别为alpha球球心P₀和P₀′到各截面中心的距离，若D₀D₀′，则P₁为外接触点，否则P₁为内接触点，返回步骤三重新进行搜索判定；

步骤九：重复步骤三到步骤八，直至遍历点集S中所有点，则筛选出所有外/内接触点P(α)，按照采样顺序将外/内接触点以三角片面进行连接，则获得alpha shape外/内边界；同理，按照采样顺序将外/内接触点以alpha球弧面进行连接，则获得alpha包络外/内边界；

步骤十：对外包络进行先闭后开交替对称滤波，对内包络进行先开后闭交替对称滤波，实现基于粒子群寻优的大型高速回转装备功能性滤波。